Método de reconstitución de espectros celulares útiles para la detección de trastornos celulares.

Un método (200) de generación de un espectro de una célula, método que comprende:

(a) recibir una pluralidad de píxeles espectrales (202), correspondiendo cada uno de los píxeles espectrales auna parte de la célula, estando cada uno de los píxeles espectrales asociado con una pluralidad de mediciones,estando cada una de las mediciones asociada con una intensidad de luz a un determinado número de onda,siendo una de las mediciones asociadas con cada píxel espectral una medición de clasificación, estando lamedición de clasificación asociada con un número de onda dentro de una banda de números de onda;

(b) identificar un subconjunto de la pluralidad de los píxeles espectrales, estando un primer píxel en elsubconjunto (210), siendo la medición de clasificación del primer píxel superior o igual a las mediciones declasificación de los otros píxeles espectrales (212), estando otros píxeles de la pluralidad de píxeles espectralesen el subconjunto si cumplen un primer criterio, cumpliendo un píxel espectral el primer criterio si la medición declasificación de ese píxel espectral es superior a un primer umbral (218);

(c) generar el espectro (266), espectro que tiene una pluralidad de mediciones reconstruidas, correspondiendocada una de las mediciones reconstruidas a un determinado número de onda, formándose cada una de lasmediciones reconstruidas de acuerdo con una suma de las mediciones asociadas con un determinado númerode onda de todos los píxeles del subconjunto.

Método de reconstitución de espectros celulares útiles para la detección de trastornos celulares Campo de la invención La presente divulgación se refiere, en general, a la caracterización espectral de células y al diagnóstico de enfermedades. Más particularmente, la divulgación se refiere a métodos para la reconstrucción espectral de células a partir de conjuntos de datos obtenidos mediante mapeo espectral o formación de imágenes. Tales espectros reconstruidos se pueden usar para determinar la distribución y la ubicación de células normales y anómalas en una muestra celular dispuesta sobre un sustrato y, por lo tanto, para diagnosticar un trastorno benigno, una infección viral, un estado prepatológico o un estado patológico.

Antecedentes de la invención Actualmente, hay una serie de enfermedades que se diagnostican usando métodos de citopatología clásicos que incluyen el examen de la morfología nuclear y celular, y los patrones de tinción. Por lo general, esto tiene lugar mediante el examen de hasta 10.000 células de una muestra y el hallazgo de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 células que son anómalas. Este hallazgo se basa en la interpretación subjetiva de la inspección microscópica visual de las células de la muestra.

El documento US 5991028 describe un enfoque de citopatología espectral en el que se clasifican los espectros de píxeles individuales para segmentar la imagen en los diversos tipos de células, calculándose la intensidad de fluorescencia media para cada clase. Un ejemplo de esta metodología de diagnóstico es el frotis de papanicolaou 25 (frotis de pap) . El control de la aparición de la enfermedad cervical mediante la detección de células premalignas y malignas usando el frotis de pap ha reducido considerablemente la tasa de mortalidad por cáncer de cuello uterino. Sin embargo, el proceso de exploración de los frotis de pap es laborioso y ha cambiado poco desde que fue descrito por primera vez por Papanicolaou hace casi 50 años. Para realizar la prueba, primero se raspan células exfoliadas endo-y ecto-cervicales del cuello uterino de la paciente con un cepillo y una espátula o una escoba citológica. 30 Debido a que la enfermedad del cuello uterino a menudo se origina en la zona de transformación del cuello uterino, es decir, el límite entre el endocérvix (cubierto por células epiteliales glandulares o cilíndricas) y el ectocérvix (cubierto por células epiteliales escamosas estratificadas) , se muestrean las células de esta zona mediante el procedimiento de exfoliación. Luego se hace un frotis con el raspado, o se deposita de otro modo, en un portaobjetos, y se tiñe el portaobjetos con hematoxilina/eosina (H y E) o una "mancha de pap" (que consiste en H y 35 E y otras varias contratinciones) , y se examina microscópicamente. El examen microscópico es un proceso tedioso, y requiere un citotecnólogo para examinar visualmente todos los campos del portaobjetos con el fin de detectar las a menudo escasas células anómalas de una muestra. Este proceso puede ser como buscar una aguja en un pajar, donde la mayoría de los pajares contienen pocas o ninguna aguja. Por consiguiente, la detección de muestras anómalas depende del nivel de experiencia del citotecnólogo, de la calidad de la preparación del frotis y de la carga de trabajo. Como resultado de estos problemas, se han hecho intentos, tanto para automatizar el proceso de exploración de pap como para desarrollar otras alternativas objetivas. Los recientes desarrollos de la citología clásica se han centrado en la preparación de mejores depósitos de células, eliminando grupos de células y materiales que pueden llevar a confusión tales como el moco, los eritrocitos, etc.

Otras técnicas se centran en la mejora de la etapa de diagnóstico, que se basa en la inspección visual por parte del citólogo. Los sistemas automatizados de análisis de imágenes se han introducido para ayudar a los citólogos en la inspección visual de las células. Estos métodos ayudan en la selección de las células que necesitan una mayor inspección humana mediante la eliminación de la mayoría de las células "normales" de la población celular. Sin embargo, estas técnicas son caras, laboriosas y no ayudan en todos los diagnósticos de células deseables.

Por consiguiente, existe la necesidad de realizar mejoras en las técnicas de diagnóstico. En particular, sigue existiendo la necesidad de un sistema y un método mejorados para la adquisición de datos, la inspección y la comparación de los datos celulares citológicos.

Resumen La presente divulgación proporciona, en parte, métodos mejorados para determinar la presencia de anomalías en las células mucho antes de que tales anomalías se puedan diagnosticar usando los métodos citopatológicos clásicos. Los aspectos de la presente divulgación proporcionan métodos para reconstruir el espectro de una muestra de 60 células mediante la creación de un mapa espectral/imagen espectral de la muestra celular, la identificación de píxeles que corresponden a una determinada célula, la coagregación de los datos espectrales de los píxeles correspondientes a esa célula para reconstruir el espectro de esa célula y, de manera similar, la reconstrucción de los datos espectrales de otras células de la muestra. Los métodos mejorados para la detección precoz de la enfermedad usan la metodología subyacente.

En un aspecto, la divulgación proporciona un método de generación de un espectro de una célula. El método comprende (a) recibir una pluralidad de píxeles espectrales, correspondiendo cada uno de los píxeles espectrales a una parte de la célula, estando cada uno de los píxeles espectrales asociado con una pluralidad de mediciones, estando cada una de las mediciones asociada con una intensidad de luz a un determinado número de onda, siendo una de las mediciones asociadas con cada píxel espectral una medición de clasificación, estando la medición de clasificación asociada con un número de onda dentro de una banda de números de onda; (b) identificar un subconjunto de la pluralidad de los píxeles espectrales, estando un primer píxel en el subconjunto, siendo la medición de clasificación del primer píxel superior o igual a las mediciones de clasificación de los otros píxeles espectrales, estando otros píxeles de la pluralidad de píxeles espectrales en el subconjunto si cumplen un primer criterio, cumpliendo un píxel espectral el primer criterio si la medición de clasificación de ese píxel espectral es superior a un primer umbral; y, a continuación, (c) generar el espectro, espectro que tiene una pluralidad de mediciones reconstruidas, correspondiendo cada una de las mediciones reconstruidas a un determinado número de onda, formándose cada una de las mediciones reconstruidas de acuerdo con una suma de las mediciones asociadas con un determinado número de onda de todos los píxeles del subconjunto.

En algunas realizaciones, el primer umbral es un porcentaje preseleccionado de la medición de clasificación del primer píxel. En ciertas realizaciones, la banda de números de onda tiene un límite inferior y un límite superior, siendo los límites inferior y superior valores seleccionables por el usuario. En realizaciones particulares, el límite inferior es 1.640 cm-1 y el límite superior es 1.670 cm-1.

En algunas realizaciones, la medición de clasificación para cada píxel espectral es un valor de pico de las mediciones asociadas de ese píxel espectral, siendo el valor de pico un pico que es más cercano a un número de onda seleccionable por el usuario. En realizaciones particulares, el número de onda seleccionable por el usuario es 1.650 cm-1. En ciertas realizaciones, los píxeles de la pluralidad de píxeles espectrales solo están en el subconjunto si cumplen tanto el primer criterio como un segundo criterio, cumpliendo un píxel el segundo criterio si una diferencia entre el número de onda asociado con la medición de clasificación del segundo píxel y el número de onda asociado con la medición de clasificación del primer píxel es inferior a un segundo umbral. En algunas realizaciones, el segundo umbral es un número seleccionable por el usuario. En ciertas realizaciones, el número seleccionable por el usuario es 4 cm-1.

En algunas realizaciones, las mediciones asociadas con cada píxel espectral representan valores derivados de las mediciones de la intensidad de luz.

En otro aspecto, la divulgación proporciona un método para analizar el estado fisiológico de una célula de ensayo. El

método comprende (a) generar un espectro de la célula de ensayo, como se ha descrito en el aspecto y en las realizaciones anteriores; y luego (b) determinar si el espectro reconstruido de la célula de ensayo tiene... [Seguir leyendo]

1. Un método (200) de generación de un espectro de una célula, método que comprende:

(a) recibir una pluralidad de píxeles espectrales (202) , correspondiendo cada uno de los píxeles espectrales a una parte de la célula, estando cada uno de los píxeles espectrales asociado con una pluralidad de mediciones, estando cada una de las mediciones asociada con una intensidad de luz a un determinado número de onda, siendo una de las mediciones asociadas con cada píxel espectral una medición de clasificación, estando la medición de clasificación asociada con un número de onda dentro de una banda de números de onda;

(b) identificar un subconjunto de la pluralidad de los píxeles espectrales, estando un primer píxel en el subconjunto (210) , siendo la medición de clasificación del primer píxel superior o igual a las mediciones de clasificación de los otros píxeles espectrales (212) , estando otros píxeles de la pluralidad de píxeles espectrales en el subconjunto si cumplen un primer criterio, cumpliendo un píxel espectral el primer criterio si la medición de clasificación de ese píxel espectral es superior a un primer umbral (218) ;

(c) generar el espectro (266) , espectro que tiene una pluralidad de mediciones reconstruidas, correspondiendo cada una de las mediciones reconstruidas a un determinado número de onda, formándose cada una de las mediciones reconstruidas de acuerdo con una suma de las mediciones asociadas con un determinado número de onda de todos los píxeles del subconjunto.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, siendo el primer umbral un porcentaje preseleccionado de la medición de clasificación del primer píxel.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, teniendo la banda de números de onda un límite inferior y un límite

superior, siendo el límite inferior y el límite superior valores seleccionables por el usuario. 25

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, siendo el límite inferior 1.640 cm-1 y siendo el límite superior

1.670 cm-1.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 3, siendo la medición de clasificación para cada píxel espectral un valor de pico de las mediciones asociadas con ese píxel espectral, siendo el valor de pico un pico que está más cercano a un número de onda seleccionable por el usuario.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, siendo el número de onda seleccionable por el usuario 1.650 cm-1.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 5, estando los píxeles de la pluralidad de píxeles espectrales en el subconjunto solo si cumplen tanto el primer criterio como un segundo criterio, cumpliendo un píxel el segundo criterio (238) si una diferencia entre el número de onda asociado con la medición de clasificación del segundo píxel y el número de onda asociado con la medición de clasificación del primer píxel es inferior al segundo umbral.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, siendo el segundo umbral un número seleccionable por el usuario.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 8, siendo el número seleccionable por el usuario 4 cm-1.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 1, representando las mediciones asociadas con cada píxel espectral 45 valores derivados de mediciones de intensidad de luz.

11. Un método de análisis del estado fisiológico de una célula de ensayo o un método de detección de un trastorno de células epiteliales en una célula de ensayo, método que comprende aplicar el método de la reivindicación 1 a la célula de ensayo y que además comprende:

(d) determinar si el espectro generado de la célula de ensayo tiene un criterio predeterminado, siendo el criterio predeterminado indicativo del estado fisiológico de la célula de ensayo o de la presencia de un trastorno en la célula de ensayo.

12. El método de la reivindicación 11, donde el criterio predeterminado es generado desde espectros de células epiteliales de control anómalas o desde espectros de células epiteliales de control normales.

13. El método de la reivindicación 12, donde las células epiteliales de las muestras de ensayo y de control son células endoteliales, mesoteliales o uroteliales.

14. El método de la reivindicación 13, donde el trastorno celular es un trastorno benigno, un trastorno viral, un trastorno precanceroso o cáncer.

15. Un método de análisis de una célula de una muestra, método que comprende aplicar el método de la 65 reivindicación 1 a la célula, y que comprende además:

(d) formar un espectro celular reconstruido, espectro celular reconstruido que tiene una pluralidad de intensidades reconstruidas, correspondiendo cada una de las intensidades reconstruidas a un determinado número de onda, estando cada una de las intensidades reconstruidas formadas de acuerdo con una suma de las mediciones de intensidad a un determinado número de onda de los píxeles del subconjunto.